土的物理性质和工程分类.pptx
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1、气相气相固相液相+构成土骨架,起决定作用构成土骨架,起决定作用重要影响重要影响土体次要作用次要作用第1页/共72页土土颗颗粒粒的的大大小小粒度粒度:土颗粒的大小(和矿物土颗粒的大小(和矿物成分等因素有关)成分等因素有关)粒径粒径:和土颗粒体积相等的球和土颗粒体积相等的球体的直径。体的直径。粒组粒组:将大小相近的土颗粒的将大小相近的土颗粒的粒径合并成组,称为粒组粒径合并成组,称为粒组第2页/共72页问题:以下两种土,哪种土的工程地质问题:以下两种土,哪种土的工程地质特性较好?特性较好?A、粒径基本一样的土、粒径基本一样的土B、粒径有大有小的土、粒径有大有小的土第3页/共72页级配:级配:土样中各
2、粒组的干土质土样中各粒组的干土质量占土颗粒总质量的百分数量占土颗粒总质量的百分数土的名称土的名称粒组的含量粒组的含量砾砂砾砂粒径粒径2mm颗粒含量占全重颗粒含量占全重25%50%粗砂粗砂粒径粒径0.5mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%中砂中砂粒径粒径0.25mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%粉砂粉砂粒径粒径0.075mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%建筑地基基础设计规范中对砂土的划分建筑地基基础设计规范中对砂土的划分第4页/共72页测测定定级级配配的的试试验验方方法法筛分法:筛分法:适用于粒径大适用于粒径大于粗粒组。于粗粒组。沉降分析法:沉降分析法:适用于粒适用于粒径小
3、于等于细粒组。径小于等于细粒组。第5页/共72页6筛分法筛分法用一套孔径不同的筛子,按从用一套孔径不同的筛子,按从上至下筛孔逐渐减小放置。将上至下筛孔逐渐减小放置。将事先称过质量的烘干土样过筛,事先称过质量的烘干土样过筛,称出留在各筛上的土质量,然称出留在各筛上的土质量,然后计算其占总土粒质量的百分后计算其占总土粒质量的百分数数 第6页/共72页7沉降分析法:沉降分析法:第7页/共72页第8页/共72页d d1010小于小于某粒径某粒径的土颗粒的质量占的土颗粒的质量占土样总质量的土样总质量的10%10%,该粒径该粒径称为称为d d1010或有效粒径或有效粒径。例:全班有例:全班有7070人,按
4、成绩排名次,那么人,按成绩排名次,那么类比于土力学中的有效粒径,全班名次类比于土力学中的有效粒径,全班名次的的d d1010,应该是(,应该是()A A、第、第8 8名名 B B、第、第7 7名名C C、第、第6363名名 D D、第、第6262名名第9页/共72页d d3030小于小于某粒径某粒径的土颗粒的质量占的土颗粒的质量占土样总质量的土样总质量的30%30%,该粒径该粒径称为称为d d3030或连续粒径或连续粒径。d d6060小于小于某粒径某粒径的土颗粒的质量占的土颗粒的质量占土样总质量的土样总质量的60%60%,该粒径该粒径称为称为d d6060或限制粒径或限制粒径。例:某组有例:
5、某组有1010人,按成绩排名次,那么人,按成绩排名次,那么类比于土力学中的连续粒径和限制粒径,类比于土力学中的连续粒径和限制粒径,全组名次的全组名次的d d3030,应该是(,应该是()全)全组名次的组名次的d d6060,应该是(,应该是()第10页/共72页第11页/共72页工工程程中中衡衡量量级级配配的的指指标标不均匀系数:不均匀系数:曲率系数:曲率系数:C Cu u反映了土的粒径变化范围的大反映了土的粒径变化范围的大小,小,C Cu u越大粒径变化范围越大,越大粒径变化范围越大,累计曲线越平缓。累计曲线越平缓。C Cc c反映了介于反映了介于d d6060与与d d1010之间的中间之
6、间的中间粒径的含量情况,粒径的含量情况,C Cc c越大累计曲越大累计曲线的曲率越大。线的曲率越大。第12页/共72页工程中若能工程中若能同时满足同时满足:Cu5Cu5,且,且1Cc31Cc3的土,属于级配良好的土。的土,属于级配良好的土。例:确定例:确定a a、b b两种两种土级配的土级配的好坏好坏第13页/共72页【例】下图为某三种下图为某三种砂土砂土A、B的颗粒的颗粒级配曲线级配曲线,试按试按地基规范地基规范分类法确分类法确定三种土的名称定三种土的名称 图见下页图见下页土的名称土的名称粒组的含量粒组的含量砾砂砾砂粒径粒径2mm颗粒含量占全重颗粒含量占全重25%50%粗砂粗砂粒径粒径0.5
7、mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%中砂中砂粒径粒径0.25mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%粉砂粉砂粒径粒径0.075mm颗粒含量超过全重颗粒含量超过全重50%第14页/共72页A土土:从从A土级配曲线查得土级配曲线查得,粒径小于粒径小于2mm的的占总土质量的占总土质量的67%,粒径大于,粒径大于2mm的占总土的占总土质量的质量的33%,满足粒径大于满足粒径大于2mm占总土质量占总土质量25%50%的要求的要求,故此土应命名为砾砂故此土应命名为砾砂 第15页/共72页B土土:粒径小于占总土质量的粒径小于占总土质量的42%,粒径粒径大于占总质量的大于占总质量的58%58%此土应命
8、名为粉此土应命名为粉砂砂 第16页/共72页土土中中的的矿矿物物原原生生矿矿物物次次生生矿矿物物在岩石风化过程中,发生在岩石风化过程中,发生物理变化物理变化保持了母岩保持了母岩的矿物成分和晶体结构的矿物成分和晶体结构如:石英、长石、云母、如:石英、长石、云母、角闪石等角闪石等在岩石风化过程中,发生在岩石风化过程中,发生化学变化,化学变化,而进一步而进一步形成的产物形成的产物第17页/共72页次生矿物的主要代表是黏土矿物次生矿物的主要代表是黏土矿物黏黏土土矿矿物物高岭石:亲水性差高岭石:亲水性差蒙脱石:亲水性强,蒙脱石:亲水性强,是钻是钻孔用泥浆的主要成分。孔用泥浆的主要成分。伊利石:亲水性适中
9、伊利石:亲水性适中第18页/共72页土土中中的的水水结结合合水水非非结结合合水水强结合水强结合水弱结合水弱结合水重力水重力水毛细水毛细水试试验验可可测测第19页/共72页结合水:结合水:受分子引力、静电引力吸受分子引力、静电引力吸附于土颗粒表面的水。附于土颗粒表面的水。双电层理论黏土颗粒黏土颗粒带负电带负电 强结合水,靠近土粒表面,和土粒强结合水,靠近土粒表面,和土粒表面的黏结很牢固,接近于固体表面的黏结很牢固,接近于固体 弱结合水,距离土弱结合水,距离土颗粒表面较远,电分颗粒表面较远,电分子力对他作用较小,子力对他作用较小,弱结合水的存在使土弱结合水的存在使土具有塑性、黏性并影具有塑性、黏性
10、并影响土的压缩性和强度响土的压缩性和强度第20页/共72页毛细水:水会因为毛细水:水会因为毛细力毛细力作用,沿着作用,沿着 土颗粒之间形成的缝隙移动。土颗粒之间形成的缝隙移动。毛细水上升对地基、基础的影毛细水上升对地基、基础的影响见课本响见课本P11P11第21页/共72页土土中中的的气气体体封封闭闭气气体体游游离离气气体体会降低土的透水性和使土会降低土的透水性和使土不易压实,在长期压力作不易压实,在长期压力作用下会有很大的内压力,用下会有很大的内压力,会冲破土层造成意外沉陷会冲破土层造成意外沉陷和大气相通,在受力时,和大气相通,在受力时,气体能很快从孔隙中逸出,气体能很快从孔隙中逸出,一般不
11、影响土的性质。一般不影响土的性质。第22页/共72页土土的的物物质质组组成成固态矿物颗粒固态矿物颗粒孔隙中的水孔隙中的水孔隙中的气体孔隙中的气体WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm三三相相比比例例示示意意图图第23页/共72页土土的的基基本本物物理理指指标标土的密度:土的密度:单位体积土的质量单位体积土的质量土颗粒的相对密度:土颗粒的相对密度:土颗粒在温度为土颗粒在温度为105110时时烘至恒量的质量和烘至恒量的质量和同体积同体积4的的纯水质量之比纯水质量之比含水量:含水量:土中水的质量和土颗粒的质量之比土中水的质量和土颗粒的质量之比第24页/共72页土的密度土的密度(
12、density)土的容重土的容重(重度重度)=g用于计算土的用于计算土的自重应力自重应力单位单位:kg/m3 或或 g/cm3单位单位:kN/m3 一般范围一般范围:1.602.20 g/cm3定义定义:土单位体积的质量土单位体积的质量表达式表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm质量质量体积体积第25页/共72页土粒相对密度土粒相对密度土粒比重一般范围土粒比重一般范围:见课本见课本P14P14土粒比重在数值上等于土粒比重在数值上等于土粒的密度土粒的密度定义定义:土的质量与同体积土的质量与同体积44时纯水的质量时纯水的质量之比(无量纲)之比(无量纲)表达式表达式:第
13、26页/共72页土的含水量土的含水量定义定义:土中水的质量与土粒质量之比土中水的质量与土粒质量之比,用用百分数表示百分数表示含水量能否超过超过含水量能否超过超过100100?表达式表达式:WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第27页/共72页饱和密度饱和密度satsat与饱和容重与饱和容重satsat 定定义义:土土中中孔孔隙隙完完全全被被水水充充满满,土土处处于于饱和状态时单位体积土的质量或重量饱和状态时单位体积土的质量或重量WaterAirSoilVaVwVsVvVma=0mwmsm第28页/共72页定定义义:单单位位体体积积内内土土粒粒质质量量与与同同体体积积水质
14、量之差水质量之差浮密度浮密度 与浮容重与浮容重 第29页/共72页WaterSoilVwVsVmwmsm【例】某某饱和饱和土样经试验测得体积为土样经试验测得体积为100cm3,饱和土质量为,饱和土质量为187g,烘干后干,烘干后干土质量为土质量为167g。求该土样的含水量。求该土样的含水量、密度密度、重度、重度、土粒相对密度、土粒相对密度d ds s,饱和饱和密度密度satsat,浮密度浮密度第30页/共72页【例】某某饱和饱和土样经试验测得体积为土样经试验测得体积为100cm3,饱和土质量为,饱和土质量为187g,烘干后干,烘干后干土质量为土质量为167g。求该土样的含水量。求该土样的含水量
15、、密度密度、重度、重度、土粒相对密度、土粒相对密度d ds s,饱和饱和密度密度satsat,浮密度浮密度WaterSoilVwVsVmwmsm第31页/共72页【例】某某饱和饱和土样经试验测得体积为土样经试验测得体积为100cm3,饱和土质量为,饱和土质量为187g,烘干后干,烘干后干土质量为土质量为167g。求该土样的含水量。求该土样的含水量、密度密度、重度、重度、土粒相对密度、土粒相对密度d ds s,饱和饱和密度密度satsat,浮密度浮密度WaterSoilVwVsVmwmsm饱和密度:土饱和时的密度饱和密度:土饱和时的密度第32页/共72页【思考】某某非非饱和饱和土样经试验测得体土
16、样经试验测得体积为积为100cm3,饱和土质量为,饱和土质量为187g,烘干,烘干后干土质量为后干土质量为167g。求该土样的含水量。求该土样的含水量、密度、密度、重度、重度、土粒相对密度、土粒相对密度d ds s,饱和密度饱和密度satsat土颗粒土颗粒水水空气空气第33页/共72页干密度干密度d d定义:土中空隙完全被空气充满时的密度定义:土中空隙完全被空气充满时的密度土的干密度是评价土密实程度的指标,土的干密度是评价土密实程度的指标,干密度重越大表明土越密实,反之越疏干密度重越大表明土越密实,反之越疏松。松。常用它来控制填土工程的施工质量。常用它来控制填土工程的施工质量。土的干密度是不是
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